gps工作原理—让你无处躲藏

未知 2015-02-26

  导读:gps,相信大家都听说过吧,但是一般人也就是听说过而已吧,对它的工作原理是一窍不通吧,不过,没有关系啦,小编已经为大家整理了gps工作原理,下面就随小编一起长长姿势吧~~~~~

1.gps工作原理—简介
  Gps,全称为Global Positioning System,翻译为全球定位系统,又称全球卫星定位系统,是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国国防部研制和维护,可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星;地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。
 
GPS卫星
 
2.gps工作原理—系统组成
  GPS系统主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分组成。
  GPS卫星星座部分----由24颗卫星组成,其中21颗为工作卫星,3颗为备用卫星。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上,即每个轨道面上有4颗卫星。卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角为55°,各轨道平面的升交点的赤经相差60°,一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前30°。这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻至少可以观测到4颗卫星。
  地面监控部分----主要由1个主控站(MCS)、4个地面天线站(Ground Antenna)和6个监测站(Monitor Station)组成。
  用户设备部分----主要为GPS接收机,主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置及时间。
 
GPS卫星导航系统
 
3.gps工作原理—时延原理
  GPS实施的是“到达时间差”的概念:利用每一颗GPS卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。
  GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供GPS接收机接收。由于传输的距离因素,接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟,通常称之为时延,因此,也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码,一旦两个码实现时间同步,接收机便能测定时延;将时延乘上光速,便能得到距离。图中显示了GPS系统的时延原理。
  GPS系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时(UTC)的几纳秒以内,UTC是由海军观象台的“主钟”保持的,每台主钟的稳定性为若干个10-13秒。GPS卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标,后来逐步改变为更多地采用铷频标。通常,在任一指定时间内,每颗卫星上只有一台频标在工作。
 
gps卫星时延
 
4.gps工作原理—导航原理
  GPS导航系统的基本原理:测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差,伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。卫星导航原理如图所示。
 
GPS导航原理
 
 



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